超導線圈是什么？

更新時間：2025-08-05

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超導線圈是用超導導線制成的線圈。

超導體是一種特殊的導電材料，它表現出邁斯納效應。在特定溫度以下，電阻變為零，材料內部的磁場消失。這種現象被稱為“超導"，由于電阻變為零，即使電流流過材料，也不會產生能量損失。

超導線圈主要采用NbTi（鈮鈦）、Nb3Sn（鈮錫）等線材，通過液氦（-269℃）進行冷卻，但在液氮（-196℃）下實現超導的高溫超導體的實際應用也正在取得進展。

普通電磁鐵會因電阻而不斷發熱，而發熱又會進一步增大電阻值，因此流過的電流量有限。而超導線圈沒有電阻，因此即使流過大電流也不會發熱。一旦電流通過，電路閉合，電流就會持續流動，電壓也不會下降。

超導線圈作為產生強磁場的超導電磁鐵，用途廣泛。除了以下主要用途外，超導線圈還廣泛應用于硅單晶制造設備、重粒子癌癥治療、發電機等各種領域。

核磁共振波譜法（NMR波譜法）是一種用于化學和物理領域的分析儀器，而磁共振成像（MRI）則用于醫學診斷成像，它們是超導線圈的典型應用。這些裝置利用磁場中的原子核與特定頻率的電磁波相互作用，并將超導線圈用作電磁鐵來產生強的磁場。

磁約束聚變反應堆產生強磁場，約束超高溫等離子體，從而引發聚變反應。超導線圈負責在聚變反應堆中產生這種強的磁場。

聚變反應堆中使用的超導線圈有多種類型，包括超導環形線圈、超導中心螺線管、超導螺旋線圈和超導極向線圈，這些線圈根據聚變反應堆的形狀而有所不同。

在直線電機車中，車輛內部放置超導線圈為車輛提供動力。這些超導線圈的南北極交替排列，地面上也放置有推進線圈（普通電磁鐵）和懸浮線圈，南北極交替排列。

車輛的推進力來自推進線圈和超導線圈之間的吸引力和排斥力。當超導磁體通過時，電流會流過懸浮線圈，產生磁場。這會導致車輛側的超導線圈之間產生磁力，從而使車輛懸浮起來。

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